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天天资源网 / 高中化学 / 教学同步 / 人教版 / 选修4 / 第二章 化学反应速率和化学平衡 / 化学平衡(人教版)

化学平衡(人教版)

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第三节 化学平衡 (第一课时) 一、化学平衡状态 1、那么对于可逆反应来说,又是怎样的情形呢?我们以 CO 和 H2O (g)的反应为例 来说明化学平衡的建立过程。 CO + H2O (g) CO2 + H2 开始浓度 0.01 0.01 0 0 一段时间后 0.005 0.005 0.005 0.005 如图: 思考:当可逆反应达到平衡状态时,反应是否停止了? 2、化学平衡的定义: 在 一定温度 下的 可逆 反应里,正反应和逆反应速率 相等时 ,反应混 合物中各组分的 物质的量 或 浓度 保持不变的状态。 3、化学平衡的特征: (1)条件: 条件(浓度、温度、压强等)改变,平衡发生移动,在新条件下建立 新平衡。任何化学平衡状态均是暂时的、相对的、有条件的。 (2)对象:可逆反应 (3) 等: (4) 动: (5) 定:反应物和生成物的含量(即物质的量、物质的量浓度、质量分数、体 积分数等)保持不变 4、应用: 例 1、可逆反应 2NO2 2NO + O2 在密闭容器中反应,达到平衡状态的标志 是( ) ①单位时间内生成 n mol O2 的同时生成 2n mol NO2 ②单位时间内生成 n mol O2 的同时,生成 2n mol NO ③用 NO2 、NO、O2 的物质的量浓度变化表示的反应速率的比为 2∶2∶1 的状 态 ④混合气体的颜色不再改变的状态 ⑤混合气体的密度不再改变的状态 ⑥混合气体的平均相对分子质量不再改变的状态 l A.① ④ ⑥ B.② ③ ⑤ C.① ③ ④ D.① ② ③ ④ ⑤ ⑥ 反馈练习: 1、可以说明密闭容器中可逆反应 P(g) + Q(g) R(g) + S(g) 在恒温下已达平衡的是( ) A.容器内压强不随时间变化 B.P 和 S 生成速率相等 C.R 和 S 的生成速率相等 D.P、Q、R、S 的物质的量相等 2、下列方法中可以证明 A(s) + 2B2(g)  2C2(g) +D2(g) 已经达到平衡状态的是______________________. ⑴、单位时间内生成了 2molC2 的同时也生成了 1molA ⑵、一个 B — B 键的断裂的同时有一个 C — C 键的生成 ⑶、反应速率 v(B2)=v(C2)=1/2v(D2) ⑷、C(B2):C(C2):C(D2) = 2:2:1 ⑸、温度、体积一定时,[B2]、[C2]、[D2]浓度不再变化 ⑹、温度、体积一定时,容器内的压强不再变化 ⑺、条件一定时,混合气体的平均相对分子质量不再变化 ⑻、温度、体积一定时,混合气体的密度不再变化 ⑼、百分组成 B2% = C2% = D2% 3、在一定温度下,可逆反应:A2(气)+B2(气) 2AB(气)达到平衡的标志是 ( ) (A) A2、B2、AB 的浓度不再变化 (B) 容器中的压强不再随时间变化 (C) 单位时间内生成 n mol 的 A2 同时生成 2n mol 的 AB (D) A2、B2、AB 的浓度之比为 1:1:2 4、在 1 大气压 390℃时,可逆反应:2NO2 2NO+O2 达到平衡,此时平衡 混合气体的密度是相同条件下 H2 密度的 19.6 倍,求 NO2 的分解率。 课 标 解 读 重 点 难 点 1.理解化学平衡移动的影响因素。 2.理解勒夏特列原理。 3.学会用图示的方法表示在可逆反应中 正逆反应速率随外界条件的变化,并分 析平衡移动的方向。 1.加深对勒夏特列原理中“减弱”这种 改变的理解。(重点) 2.浓度、温度、压强等外界条件如何影 响化学平衡。(难点) 3.运用化学反应速率图像,如何推断化 学平衡的移动方向。(重难点) 化学平衡移动 1.含义:当一个可逆反应达到平衡后,如果改变浓度、温度、压强等反应条 件,原来的平衡状态会被破坏,化学平衡会发生移动,在一段时间后达到新的平 衡。 2.实质:改变条件后: (1)v 正≠v 逆。 (2)各组分的百分含量发生改变。 3.某一可逆反应,一定条件下达到了化学平衡。 (1)若化学反应速率改变,化学平衡是否发生移动? (2)若化学平衡发生移动,化学反应速率是否一定发生改变? 【提示】 (1)若 v 正、v 逆依然相等,则平衡不移动,否则移动。 (2)只要平衡发生移动,则反应速率一定变。 因素 化学平衡的移动 浓度 增大反应物浓度或减小生成物浓度,平 衡向正反应方向移动,反之,逆向移动 温度 其他条件不变,升温平衡向吸热反应方 向移动, 降温平衡向放热反应方向移动 压强 对于有气体参加的反应,其他条件不变, 增大压强,平衡向气体体积减小的方向 移动,减小压强,平衡向气体体积增大 的方向移动 催化剂 能同等程度改变正逆反应速率,对平衡 移动不移动 结论:如果改变影响平衡的条件之一, 平衡将向着减弱这种改变的方向移动 (即勒夏特列原理)。 2.对一定条件下的化学平衡状态: (1)若改变物质的浓度、化学平衡是否一定发生移动? (2)若改变体系的温度呢? 【提示】  (1)改变浓度化学平衡不一定发生移动,如 H2(g)+I2(g)2HI(g),其他条件 不变,把容器体积缩小,浓度增大,但平衡不动。 (2)若改变温度,化学平衡一定发生移动。 【问题导思】  ①如何根据 v-t 图像判断平衡移动方向? 【提示】 看改变条件对 v 正、v 逆的影响,若 v 正>v 逆,正移,反之逆移。 ②增大体系的压强,平衡一定发生移动吗? 【提示】 不一定。 ③催化剂对化学平衡有影响吗? 【提示】 无影响。 (v-t 图像) 外界条件变化 平衡移动方向 反应速率变化 增大反应物浓度 减小生成物浓度 正向移动 v 正先增大,v 逆后增大 v 逆先减小,v 正后减小 增大生成物浓度 减小反应物浓度 逆向移动 v 逆先增大,v 正后增大 v 正先减小,v 逆后减小 △H>0, 升高温度 降低温度 向吸热反应方向 移动 向放热反应方向 移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正>v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正<v 逆 v 吸先增大,v 放后增大 v 吸先减小,v 放后减小 △H<0, 升高温度 降低温度 向放热反应方向 移动 向吸热反应方向 移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正<v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正>v 逆 (气体体积分子数 减小的反应) 增大压强 减小压强 向气体体积减小 的方向移动 正向移动 向气体体积增大 的方向移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正>v 逆 v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正<v 逆 逆向移动 (气体体积分子数 增大的反应) 增大压强 减小压强 逆向移动 正向移动 ①v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正<v 逆 ②v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正>v 逆 反应前后气体体积 不变的反应 增大压强 减小压强 平衡不移动 ①v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正=v 逆 ②v 正、v 逆同时减小 平衡时且 v 正=v 逆 使用催化剂 平衡不移动 v 正、v 逆同时增大 平衡时且 v 正=v 逆 1.v-t 图中,只有浓度的改变其图像是连续的,其他条件都不连续。 2.升温、增大压强,增大浓度若平衡发生移动,则正、逆反应速率都增大, 只不过增大的幅度不同。平衡向增大的多的方向移动。  (2012·池州实验中学月考)某密闭容器中发生如下反应:X(g)+ 3Y(g)2Z(g) ΔH<0。下图表示该反应的速率(v)随时间(t)变化的关系,t2、t3、 t5 时刻外界条件有所改变,但都没有改变各物质的初始加入量。下列说法中正确 的是(  ) A.t2 时加入了催化剂 B.t3 时降低了温度 C.t5 时增大了压强 D.t3~t4 时间内转化率最低 【解析】 由图像知,在 t1 时刻化学反应达到平衡,t2~t3 化学平衡没有移 动,可能是加了催化剂或增加压强,但该反应是一个体积发生变化的反应,压强 的改变是不可能的,只能是加入了催化剂;t3~t4 平衡逆向移动,并且化学反应 速率在减小,是减小了压强;t5~t6 平衡逆向移动,反应物的转化率最小,t5 时 升高了温度,不是压强的影响。 【答案】 A 1.只改变反应速率,而不使平衡发生移动的措施: ①使用催化剂。 ②若前后气体计量数相等,可改变压强。 2.“惰性气体”对化学平衡的影响 ①恒温、恒容条件: 原平衡体系 ― ― →充入“惰性气体” 体系总压强增大―→体系中各反应成分的浓 度不变―→平衡不移动。 ②恒温、恒压条件: 原平衡体系 ― ― →充入“惰性气体” 容器容积增大,体系的分压减小―→各组分的 浓度同等倍数减小。 ― ― →体积不变的反应 平衡不移动 ― ― →体积改变的反应 平衡向气体体积增大的方向移 动 1.在容积可变的密闭容器中存在如下反应:CO(g)+H2O(g)CO2(g)+H2(g)  ΔHv(逆);升温,v(正)、v(逆)均应增 大,但 v(逆)增大的程度大,平衡向逆反应方向移动;压强增大平衡不移动,但 v(正)、v(逆)都增大;催化剂不能使化学平衡发生移动,B 的转化率不变。 【答案】 B 化学平衡图像问题的解法 【问题导思】  对于反应 N2(g)+3H2(g)2NH3(g) ΔHT2 或温 度越高,H2 的转化率越高,故 T1>T2;(Ⅱ)中在同一压强下,T2 时 NH3%大,则 说明平衡正移程度大,故 T2p1。 (2)“先拐先平,数值大”原则 对于同一化学反应在化学平衡图像中,先出现拐点的反应先达到平衡,先出 现拐点的曲线表示的温度较高(如图甲)或表示的压强较大(如图乙)。 例如,反应:2A(g)+B(g)2C(g),C、A 的百分含量与温度(或压强)、时 间的关系如下: 甲            乙 图甲表示 T2>T1,且正反应放热。图乙表示 p1m+n。 【答案】 BD 5. 在一定条件下,可逆反应 A+BmC 变化如右图所示。已知纵坐标表示在 不同温度和压强下生成物 C 在混合物中的质量分数,p 为反应在 T2 温度时达到 平衡后增大容器内压强的变化情况,问: (1)温度 T1________T2(填“大于”、“等于”或“小于”),正反应是________(填 “吸热”或“放热”)反应。 (2)如果 A、B、C 均为气体,则 m ________2(填“大于”、“等于”或“小 于”)。 (3)当温度和容积不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,则体 系的压强________,平衡________移动。 (4)当温度和压强不变时,如向平衡体系中加入一定量的某稀有气体,平衡 ________移动。 【解析】 (1)由图像可知,T1>T2,温度高,w(C)的含量低,所以升温,平 衡左移,正反应为放热反应。 (2)增大压强,w(C)含量降低,平衡左移,正反应为体积扩大的反应,m>2。 (3)当温度、容积不变时,充入“惰”气,由于各反应物、生成物的浓度不 变,所以平衡不移动。 (4)当温度、压强不变时,充入“惰”气,体积扩大,根据 m>2,平衡右移。 【答案】 (1)大于 放热 (2)大于(3)增大 不 (4)向正反应方向 4.对处于平衡状态的反应:2A(g)+B(g)2C(g)(已知反应为放热反应), 下列叙述正确的是(  ) A.增大压强,v(正)增大,v(逆)减小 B.升高温度,v(正)减小,v(逆)增大 C.增大 A 浓度的瞬间,v(正)增大,v(逆)不变 D.增大 A 浓度的瞬间,v(正)增大而 v(逆)减小 【解析】 增大压强,正、逆反应速率都增大,A 错;升高温度,正、逆反 应速率都增大,B 错;增大 A 浓度的瞬间,v(正)增大,v(逆)不变,故 C 正确, D 错误。 【答案】 C 5.一定条件下,下列反应中水蒸气含量随反应时间的变化趋势符合下图的 是(  ) A.CO2(g)+2NH3(g)CO(NH2)2(s)+H2O(g)ΔH0 C.CH3CH2OH(g)CH2===CH2(g)+H2O(g) ΔH>0 D.2C6H5CH2CH3(g)+O2(g)2C6H5CH===CH2(g)+2H2O(g) ΔHT1,升温,水蒸气含量减小,平衡左移,所以正反应为放热 反应即 ΔHp2,增压,水蒸气含量增加,即正反应 为气体体积减小的反应,D 错。 【答案】 A 7.反应 2X(g)+Y(g)2Z(g)+Q,在不同温度(T1 和 T2)及压强(p1 和 p2)下, 产物 Z 的物质的量 n 与反应时间 t 的关系如下图所示。下列判断正确的是(  ) A.T1p2 D.T1>T2,p1T2;压强越大,速度越快,反应先达到平衡,因此 T2 相同时,p1>p2。 【答案】 C 8.在容积一定的密闭容器中,反应 2AB(g)+C(g)达到平衡后,升高温 度,容器内气体的密度增大,则下列叙述正确的是(  ) A.正反应是吸热反应,且 A 不是气态 B.正反应是放热反应,且 A 是气态 C.其他条件不变,加入少量 C,物质 A 的转化率增大 D.改变压强对该平衡的移动无影响 【解析】 升高温度,容器内气体的密度增大,说明气体的物质的量增大, 则 A 一定不是气体,且平衡正向移动,即正反应方向为吸热反应,A 选项正确; 加了少量的 C,平衡逆向移动,A 的转化率减小,C 选项错误;该反应为气体的 体积增大的反应,则改变压强可以使平衡移动,D 选项错误。 【答案】 A 9.(2012·岳阳高二月考)某温度下,对可逆反应:2X(g)+Y(g)Z(g)+W(s)  ΔH>0 的下列叙述正确的是(  ) A.加入少量 W,逆反应速度增大 B.升高温度时,正反应速率增大,逆反应速率减小 C.压强不变,充入与反应体系不反应的 N2,反应速率减小;体积不变,充 入 N2,反应速度不变 D.平衡后加入 X,上述反应的 ΔH 增大 【解析】 W 为固体,加入 W,反应速率不变,A 错;升温正逆反应速率 均增大,B 错;平衡后加入 X,反应的 ΔH 不变,D 错。 【答案】 C 课后作业: 1、在密闭容器中存在下列平衡: ,CO2 的平衡浓度为 C1 摩/升,现再充入 CO2 使其浓度达到 2C1 摩/升,重新达到平衡后, CO2 的浓度为 C2 摩/升(设温度不变),则 C1 和 C2 的关系是( ) A. C1 < C2 B. C1 = C2 C. C1 > C2 D. 2C1 = C2 2、现有可逆反应 2A + B + H2O C + D 已达到平衡,往平衡体系中加水稀释, 平衡向_____方向移动,理由是__________________________________ 3、对于 mA(气)+nB(气) pC(气)+qD(气)的平衡体系,当升高温度时,体系对 氢气的相对密度从 16.5 变成 16.9,则下列说法正确的是 ( ) A.m+n>p+q 正反应是放热反应 B.m+n>p+q 正反应是吸热反应 C.m+np+q),下列说法正确的是 ( ) ①升温时 C(B)/C(C)的值减小 ②降温时,体系内混合气体的平均相对分子 质量增大③加入 B 后,A 的转化率变大 A.①②③    B.②③    C.①②    D.①③ 1、对于反应 A2+3B2 2AB3 以下表示的反应速率中,速率最大的是 A、vA=0.4mol·L-1min-1 B、vB=0.8mol·L-1min-1 C、v =0.6mol·L-1min-1 D、v =0.01mol·L-1·S-1 2、在 2L 密闭容器中,盛有 2mol X 和 2molY 物质进行如下反应: X(s)+3Y(g) Z(g),当反应进行到 10s 后,测得生成 0.5mol Z,这期间的平均反 应速率为 A、vX=0.05mol·s-1 B、vX=0.025mol·L-1·s-1 C、vy=0.05mol·L-1·s-1 D、vy=0.075mol·L-1·s-1 3、现有三个体积相等的密闭容器中都进行如下反应: CO2+H2 CO+H2O(g),反应所处的温度相同,但反应的起始浓度不同,其中甲: 3AB 2A [H2]=[CO]=amol 乙:[CO2]=amol [H2]=2amol 丙[CO2]=[H2]=[H2O]=amol,达到 平衡时,CO 的浓度由大到小的顺序排列正确的是 A、丙>甲>乙 B、甲>乙>丙 C、乙>丙>甲 D、乙>甲>丙 4、在一个固定体积的密闭容器中,放入 mmol 的 A 和 nmol 的 B,发生如下反应: mA(g)+nB(g) PC(g),平衡时 C 的浓度是 wmol·L-1,若维持容器的体积不变, 起始时放入 amolA、bmolB 和 cmolC,要使平衡时 C 的浓度仍为 wmol·L-1,则 a、b、c 必须满足的条件是 A、a:b:c=m:n:p B、a:b=m:n 和 C、 和 D、a= , c= 和 c= 5、对处于化学平衡的体系,以化学平衡与化学反应速率的关系可知: A、化学反应速率变化时,化学平衡一定发生移动。 B、化学平衡发生移动时、化学反应速率一定变化。 C、正反应进行的程度大、正反应速率一定大。 D、只有催化剂存在下,才会发生化学反应速率变化,而化学平衡不移动的 情况。 6、在 PCl5(g) PCl3(g)+Cl2(g),达到平衡后,其它条件不变,向平衡体系中加 入 37Cl2,达到新平衡后,含 37Cl 的 PCl3 的物质的量与原平衡相比 A、增大 B、减小 C、不变 D、不能确 定 7、下列事实不能用勒沙特列原理说明的是 A:往氢硫酸溶液中加入盐酸,[S2-]降低。 B:温度不变时,敞口久置于空气中的饱和 KNO3 溶液含有晶体析出。 C:在合成氨的工业生产中,使用较高的温度有利于提高产量。 D:在密闭容器中,水面上方的蒸气压强随温度升高而增大。 8:下列平衡:C2H2+H2 C2H4……① 2CH4 C2H4+2H2……②当降低温 度时,①式 向右移动,②式向左移动,试判断下列式中 C+2H2 CH4+Q1 2C+H2 C2H2+2Q2 2C+2H2 C2H4+2Q3 Q1、Q2、Q3 的大小顺序为 pcm ap =+ map mc =+ nbn pc =+ 3 m 3 n 3 2p A、Q1>Q2>Q3 B、Q1> Q3> Q2 C 、Q2> Q1 >Q3、 D、Q2>Q3 >Q1 9、在 CuCl2 水溶液中存在如下平衡:[Cu(H2O)4]2++4Cl- [CuCl4]2-+4H2O 能使黄绿 (蓝) (绿) 色 CuCl2 溶液向蓝色转化的操作是 A、蒸发浓缩 B、加水稀释 C、加入 AgNO3 D、加入食盐晶 体 10、反应 A(g)+xB(g) yC(g),将 A 与 B 按体积比 1:x 混合反应当 A 的转化 率是 50%时,反应前混合气体的密度是反应后混合气体密度的 (同温同压), 则 x、y 的值可能是 A、3,4 B、3,2 C、3,3 D、1,1 11、在容积一定的密闭窗口中,反应 A B(g)+C(s)达平衡,若继续升高温度, 容器内气体的密度增大,下列判断正确的是 A、 压强对该反应的平衡移动没有影响 B、 在平衡体系中加入 C,混合气体平均分子量增大 C、 若正反应为吸热反应,则 A 为非气态 D、 若正反应为放热反应,则 A 为气态 12、 某温度下,反应 H2(g)+I2(g) 2HI(g)+Q,在一带有活塞的密闭容器中达 到平衡, 下列说法不正确的是 A、 恒温压缩体积,平衡不移动,颜色加深 B、 恒压迅速充入 HI,开始时正反应速率减小 C、 恒容,升温正反应速率减小 D、 恒容,充入 H2,I2 的百分比含量降低 二:填空 1、t0C 在 VL 密闭容器中加入 vmol N2 和 3vmol H2,当反应 N2+3H2 2NH3 达平衡时, 混合气体中 N2、H2、NH3 分别为 A、B、Cmol,仍在 t0C,若只改变起始物的加入 量,但要维持 A、B、C 值不变,则在 N2、H2、NH3 的加入量用 X、Y、Z 表示,应 4 3 满足的条件是 (1) 若 X=0,Y=0,则 Z=_______ (2) 若 X=0.75vmol,则 Y=________ Z=________ (3) X、Y、Z 应满足的一般条件,用 X、Y、Z 的方程式表示式是 ______________________________、________________________。 2、在一定温度下,把 2 体积 N2 和 6 体积 H2 通入一个带有活 塞的容积可变的容器中,活塞的 一端与大气相通,发生反应 N2+3H2 2NH3+Q 达到平衡,测得混合气体为 7 体积 (1)保持上述反应温度不变,设 a、b、c 分别代表初始加入的 N2、H2、NH3 体积,若反应达到平衡后,混合气体中各物质的百分含量仍与上述平衡完全相同, 那么: ① 若 a=1, c=2 则 b=_____,在此情况下,反应起始时将向_____方向进行。 ② 若规定起始时反应向逆方向进行,则 C 的取值范围是______________ (2)在上述装置中,若起始时的 a、b、c 值均与(1)相同,但需控制平衡 后混合气 体为 6.5 体积,则可采取措施是______,其原因是______。 3、在一个容积不变的反应容器中,要求通过调节体系的温度使下列反应达 到平衡时保 持容器内气体总物质的量为 12mol,A(g)+2B(g) 2C(g)。现向反应器中加入 6.5molA,X molB,2.0 molC. (1)若 x=5.5 时,需要降低体系温度使反应在平衡时达到题设条件,则正 反应为_____热反应。 (2)欲使起始反应维持向逆方向移动,则 x 取值范围是__________ 【答案】 一、 选择题 1、 D 2、AD 3、D 4、B 5、B 6、A 7、C 8、B 9、BC 10、BD 11、CD 12、C N2 (2体积) 大气(6体积)2H 二、 填空题: 1、 (1) 2vmol (2)2.25v, 0.5v (3) x+2z=v Y+ Z=3V 2、 (1) ①3,逆 ② 1S(s)>S(1) 4.已知反应 2H2 (g) + O2 (g) == 2H2O (1) ∆H == 285.8 kJ·mol-1,下列结论中, 正确的是 ( ) A.E(反应物)>E(生成物) B.E(反应物) 查看更多

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